Curso Técnico em Mecânica ELETRICIDADE

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1 Curso Técnico em Mecânica ELETRICIDADE Aula 03 Tensão e corrente Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino giovanatangerino@ifsp.edu.br giovanatt@gmail.com

2 Relembrando Átomo: elétrons, prótons e neutrôns Íons: quantidade de elétrons diferente da quantidade de prótons Ânion: Átomo ionizado negativamente (elétrons em excesso) Cátion: Átomo ionizado positivamente (falta de elétrons) Princípio fundamental da eletrostática: Cargas elétricas de sinais contrários se atraem e cargas de mesmo sinais se repelem Elétron e próton: possuem carga elétrica q = Condutores metálicos: elétrons livres Eletrização Por atrito Por contato Por indução 1C 6, = 1, C

3 CAMPO ELÉTRICO Uma carga cria ao seu redor um campo elétrico E. Unidade: newton/coulomb [N/C] Grandeza vetorial Se a carga é positiva, o campo é divergente, isto é, as linhas de campo saem da carga. Se a carga é negativa, o campo é convergente, isto é, as linhas de campo chegam à carga. A intensidade E do campo elétrico criado por uma carga Q é diretamente proporcional à intensidade dessa carga e da constante dielétrica do meio K, e é inversamente proporcional ao quadrado da distância d entre a carga e o ponto considerado. E = K.q d 2 Em que: K = [N. m2 C2 ] (constante dielétrica do meio, no vácuo e no ar) q= módulo da carga elétrica, em coulomb [C] d = distância, em metro [m]

4 LINHAS DO CAMPO ELÉTRICO Quando duas cargas de sinais contrários estão próximas, as linhas de campos divergentes da carga positiva tendem a convergir para a carga negativo. Força de atração Quando duas cargas de mesmos sinais estão próximas, se elas são positivas, as linhas de campo são divergentes para ambas as cargas, e se elas são negativas, as linhas de campo são convergentes para ambas as cargas. Força de repulsão Quando duas placas paralelas são eletrizadas com cargas de sinais contrários, surge entre elas um campo elétrico uniforme, Linhas de campo paralelas.

5 FORÇA ELÉTRICA Considerando uma região submetida a um campo elétrico E uniforme. Colocando uma carga Q num ponto dessa região, essa carga ficará sujeita a uma força F. Unidade de medida: newton [N] Grandeza vetorial F = q. E Em que: q = módulo da carga elétrica, em coulomb [C] E = campo elétrico, em newton/coulomb [N/C] Se a carga é positiva: a força age no mesmo sentido da linha de campo. Se a carga é negativa: a força age no sentido contrário ao da linha de campo.

6 LEI DE COULOMB Expressão do módulo da força de atração ou de repulsão entre duas cargas elétricas, devido à interação dos seus campos elétricos. Forças de repulsão F = K.q A.q B d 2 Em que: [N] K = [N. m2 C2 ] (constante dielétrica do meio, no vácuo e no ar) q A e q B = módulos das cargas elétricas, em coulomb [C] d = distância, em metro [m] Forças de atração

7 POTENCIAL ELÉTRICO Numa região submetida a um campo elétrico, uma carga fica sujeita a uma força, fazendo com que ela se movimente Em cada ponto dessa região existe um potencial para a realização de trabalho, independente da carga ali colocada. Unidade de medida: volt [V] Grandeza escalar V = K.q d Em que: K = [N. m2 C2 ] (constante dielétrica do meio, no vácuo e no ar) q= módulo da carga elétrica, em coulomb [C] d = distância, em metro [m] q+ Pode ser positivo ou negativo, dependendo de a carga ser positiva ou negativa. O potencial depende da carga q geradora do campo elétrico, e quanto maior a distância d entre o ponto considerado e a carga geradora, menor é o potencial elétrico V.

8 DIFERENÇA DE POTENCIAL - DDP O módulo do potencial diminui com o aumento da distância. Para que uma carga se movimente é necessário que ela esteja submetida a uma diferença de potencial ou ddp Carga em movimento: condução de eletricidade Uma carga negativa move-se do potencial menor para o maior. Sentido contrário ao do campo elétrico Uma carga positiva move-se do potencial maior para o menor. Mesmo sentido ao do campo elétrico Q+ B A V = V A V B

9 * Um corpo pode acumular cargas positivas ou negativas através da eletrização A quantidade de cargas que o corpo adquire dá-se o nome de potencial que o corpo possui. O nome é decorrente da energia concentrada (armazenada) que esse corpo adquire, isto é, energia potencial. Dois corpos com potenciais elétricos diferentes: diferença de potencial (ddp). Se dois corpos de potenciais diferentes forem unidos por um fio condutor de eletricidade, existirá uma passagem de cargas de um corpo para o outro até haver igualdade nos potenciais elétricos. Atração entre cargas de sinal contrário.

10 Tensão elétrica V, Voltagem, Força eletromotriz, ddp É a diferença de potencial entre dois corpos, ou entre dois pontos de um circuito elétrico qualquer. Unidade de medida: volt [V] Ponto de menor potencial: polo negativo Ponto de maior potencial: polo positivo V B V = V A V B V B + V + - V V B > V A - V A V A

11 Corrente elétrica Aplicando uma diferença de potencial num condutor metálico, os seus elétrons livres movimentam-se de forma ordenada no sentido contrário ao do campo elétrico. É o movimento de cargas por um condutor elétrico. Cargas em movimento: elétrons livres Essa movimentação ordenada de elétrons denomina-se corrente elétrica. Intensidade de corrente elétrica: A intensidade instantânea i da corrente elétrica é a medida da variação da carga dq, em coulomb [C], por meio da seção transversal de um condutor durante um intervalo de tempo dt, em segundos [s]. Unidade de medida: ampère [A] 1A = [1 C/s] i = dq dt Eletrodinâmica: estudo das cargas elétricas em movimento

12 CORRENTE ELÉTRICA CONVENCIONAL Nos condutores metálicos, a corrente elétrica é formada apenas por cargas negativas (elétrons) que se deslocam do potencial menor para o maior. Para evitar o uso frequente de valor negativo para corrente utiliza-se um sentido convencional para ela, isto é, considera-se que a corrente elétrica num condutor metálico seja formada por cargas positivas, indo, porém do potencial maior para o potencial menor.

13 PREFIXOS NUMÉRICOS Tera (T) = Giga (G) = 10 9 Mega (M) = 10 6 Kilo (k) = 10 3 Mili (m) = 10-3 Micro (μ) = 10-6 Nano (n) = 10-9 Pico (p) = 10-12

14 BIBLIOGRAFICA BÁSICA ALBUQUERQUE, R.O. Análise de circuitos em corrente contínua. 21 ed. Editora Érica Ltda, ALBUQUERQUE, R.O. Análise de circuitos em corrente alternada. 2 ed. Editora Érica Ltda, CREDER, H. Instalações elétricas. 15 ed. LTC, BIBLIOGRAFICA COMPLEMENTAR LOURENÇO, A.C.; CRUZ, E.C.; CHOUERI JR., S. Circuitos em corrente contínua. 11 ed. Editora Érica Ltda, FRANCHI, C.M. Acionamentos elétricos. 4 ed. Érica, MARKUS, O. Circuitos elétricos: corrente contínua e corrente alternada. 9 ed. Editora Érica, 2014.